Wasserstoff Herstellungsverfahren & Funktion für die Brennstoffzelle | Kesselheld

Wasserstoff Herstellungsverfahren & Funktion für die Brennstoffzelle

Wasserstoff herstellen für vielseitige Anwendung
Hauptbestandteil von Wasser ist das chemische Element Wasserstoff. In der bekannten Summenformel H2O binden sich zwei Atome (H2) mit einem Sauerstoffatom (O). Außer in Wasser ist gebundener Wasserstoff (Hydrogen) in vielen anderen Rohstoffen vorhanden.

Für das Heizen mit Wasserstoff besonders interessant sind seine Vorkommnis in Erdgas wie Methan und in Biomasse.

Als das am häufigsten in der Welt anzutreffende Element ist das originär farblose Gas die Nummer eins im Periodensystem der Elemente. Für sich alleine ist es kein Energieträger, sondern eine Art speichernder Energieparasit. Doch was ist Wasserstoff und wie wird es hergestellt?

Chemische Energie In Form von Hydrogen entsteht, weil die zugeführte Energie für den Abspaltungs- und Isolierungsprozess im Element „hängen bleibt“.  Zur Produktion des reinen farblosen Gases werden unterschiedliche chemisch wirksame Verfahren angewendet. Zugeführter Dampf, Druck, Strom und Wärme dienen als Hilfsmittel, um das chemische Element in seiner puren Form mit Energie zu versorgen.

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Speicherfunktion

Bei dem Herauslösen aus Verbindungen mit anderen Atomen, speichert der Wasserstoff Energie. Je nach Herstellungsmethode und Verfahren trägt er bezüglich Gewicht die größte Energiemenge aller chemischen Elemente. Entscheidend ist die effektiv nutzbare „Abruffähigkeit“ durch sein Speichern.

1) Thermochemische Methoden

Bei der Herstellung ist die genutzte Trägerverbindung ausschlaggebend. Die Auslösung von Hydrogenatomen aus Erdgas erfolgt mittles eines Dampfreformers in zwei Arbeitsschritten. Hoher Druck und hohe Temperaturen setzen die erwünschte Reaktion für das Herstellen in Gang. Die partielle Oxidation versetzt Erdgas, Erdöl oder ein Kohlenwassergemisch mit Sauerstoff. Die Kombination dieser Verfahren ist ein heute gängiger Herstellungsweg.

2) Elektrische Gewinnung

Um die Energiekraft aus Wasserstoff (chemische Abkürzung: H2) zu gewinnen, eignet sich die Elektrolyse. Wasserstoff bildet zusammen mit Sauerstoff Wasser (H2O). Dieses wird bei der Durchleitung von Strom aus zwei Polen in seine abschöpfbaren Bestandteile getrennt. Der gelöste Sauerstoff wird ebenfalls zur Rückgewinnung von Energie genutzt und beteiligt sich an dem Bedarf des zugeführten externen Stroms. Dieses Prinzip nutzen Brennstoffzellen.

3) Erhitzungsverfahren

Ab Temperaturen ab etwa 1600 Grad Celsius zerfallen chemische Verbindungen, in denen Wasserstoff involviert ist. Es gibt mehrere Verfahren wie Plasmabrenner und Solaröfen, die sich in der Erprobungsphase befinden (Juli 2017). Die Koppelung an andere chemische Reaktionsprozesse soll die erforderlichen zuzuführenden Temperaturen bei der Wasserstoffherstellung senken. So ist Energie aus diesem chemischen Element wirtschaftlich und materialfähig zu gestalten.

4) Fotochemische Methode

Die technische Idee der fotochemischen Vorgehensweise ist das Ausnutzen direkter Sonnenenergie, die bei Einwirkung zu einer „Übersättigung“ chemischer Ladung führen. Auf dieser Grundlage „zerfällt“ das Wasser in seine Bestandteile. Die Methode mischt sich technisch mit einem Erhitzungsverfahren, bei dem Brennspiegelsysteme die erforderliche Spalttemperatur liefern.

Speicherfähigkeit bestimmt Zukunft

Die abrufbare Energiekraft aus dem chemischen Element ist effektiv und sicher zu speichern. Ein Druckwasserstoffspeicher presst den gasförmigen chemischen Stoff mit einem Druck von 800 bar ein. Bei Abkühlung unter minus 200 Grad Celsius verflüssigt er sich. Der erforderliche Lagerdruck sinkt, wird aber durch eine energieintensive Kühlung ersetzt. Damit das chemische Element als wirtschaftlicher Energielieferanten für Heizsysteme dient, muss er effektiv speicherbar sein.